淀粉废水培养黑曲霉产微生物絮凝剂及应用研究

摘要

微生物絮凝剂是由微生物产生并分泌到细胞外且具有絮凝活性的代谢产物，其主要化学成分为多糖、蛋白质等，因具有高絮凝性、无毒、无二次污染等优点而受到国内外研究者广泛关注，但生产成本过高而使它的发展受到限制。马铃薯淀粉废水是无毒无害的高浓度有机废水，用它作为微生物发酵培养基具有可行性。
　　本文以实验室分离的一株高絮凝性微生物为对象，初步研究了该微生物产生的絮凝剂的特性，优化了马铃薯淀粉废水培养该微生物产絮凝剂的条件，确定了微生物絮凝剂对马铃薯淀粉废水处理的最佳絮凝条件，同时对常规化学絮凝剂处理废水的效果进行了对比研究，以此来比较微生物絮凝剂与化学絮凝剂在处理淀粉废水方面的优劣性。为微生物絮凝剂的工业化提供指导。论文主要结论如下:
　　1)经鉴定该菌株为黑曲霉，命名为黑曲霉A18，其产生的絮凝剂命名为MBFA18;该絮凝剂的絮凝有效成分主要存在于发酵液中，为黑曲霉A18的分泌物;絮凝剂粗品获得率为1.889 g/L;该絮凝剂具有耐热性好、投加量少、絮凝率高的特点;其主要成分是多糖。
　　2)用马铃薯淀粉废水培养黑曲霉A18的较佳条件为:废水CODCr浓度为约5950 mg/L，葡萄糖添加量为20 g/L，尿素添加量为0.2 g/L，无需添加磷源和调节pH值;接种体积分数10％的孢子悬液于不灭菌废水中培养30 h，发酵液投加量为2 mL/L即可对高岭土悬浊液的絮凝率达到93.4％。发酵上清液的絮凝剂粗品获得率为0.82 g/L;相对于用PDA液体培养基培养微生物，用废水培养可以降低培养成本，絮凝剂产量和性能也无明显下降。废水经过微生物培养后CODCr去除率为90.33％，浊度去除率为88.01％。用马铃薯淀粉废水培养黑曲霉A18产絮凝剂具有可行性。
　　3)用液体PDA培养基培养菌株后产生的MBFA18处理马铃薯淀粉废水的较佳条件为:絮凝剂投药量为2 mL/L、无需调节废水pH值、0.5 mol/L CaCl2投加10 mL/L，静置时间为20 min。经处理后废水CODCr为3950 mg/L，去除率达61.01％;浊度为27 NTU，去除率达92.97％。蛋白物质回收量为0.165 g/L。
　　4)用Al2(SO4)3和FeCl3两种常规化学絮凝剂处理马铃薯淀粉废水，在各自较佳处理条件下对马铃薯淀粉废水的CODCr去除率分别为60.22％和66.93％，浊度去除率分别为92.97％和97.66％。对两种絮凝剂的处理效果和处理成本进行对比研究，确定处理淀粉废水的较佳化学絮凝剂为FeCl3，其较佳处理条件为:絮凝剂投药量700 mg/L、pH值为8、0.5 mol/L CaCl2投加5 mL/L、沉降时间为10 min。
　　5)通过对比微生物絮凝剂MBFA18与化学絮凝剂FeCl3处理淀粉废水的处理效果和处理成本，微生物絮凝剂MBFA18比化学絮凝剂FeCl3在处理马铃薯淀粉废水时具有处理工艺简便、絮凝成本低、处理效果好、有一定经济效益等方面的特点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 马铃薯淀粉废水的来源及处理现状

1．2．1 马铃薯淀粉废水的来源及特点

1．2．2 马铃薯淀粉废水的常用处理方法

1．3 微生物絮凝剂的研究进展

1．3．1 微生物絮凝剂概述

1．3．2 微生物絮凝剂产生菌

1．4 本课题研究的意义与目的

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究目的

1．5 本课题研究内容及技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究技术路线

第2章 菌种筛选及微生物絮凝剂特性研究

2．1 引言

2．2 试验材料与仪器

2．2．1 菌种来源

2．2．2 试验用培养基

2．2．3 试验用高岭土悬浊液

2．2．4 试剂与仪器

2．3 试验方法

2．3．1 菌株的分离与纯化

2．3．2 优势菌种的筛选

2．3．3 菌株的鉴定

2．3．4 孢子悬浮液的制备

2．3．5 絮凝活性分布

2．3．6 微生物絮凝剂的提纯

2．3．7 微生物絮凝剂的热稳定分析

2．3．8 微生物絮凝剂的成分分析

2．3．9 絮凝率测定

2．4 结果与讨论

2．4．1 菌种的分离纯化

2．4．2 菌种的筛选

2．4．3 菌落及菌体细胞观察

2．4．4 微生物絮凝剂的絮凝活性分布

2．4．5 微生物絮凝剂的提纯

2．4．6 微生物絮凝剂的耐热性分析

2．4．7 微生物絮凝剂的成分分析

2．5 小结

第3章 马铃薯淀粉废水培养菌株产微生物絮凝剂条件优化

3．1 引言

3．2 试验材料与仪器

3．2．1 菌种来源

3．2．2 试验用废水培养基

3．2．3 试剂与仪器

3．3 试验方法

3．3．1 废水灭菌与否对絮凝效果的影响

3．3．2 添加碳源种类对絮凝效果的影响

3．3．3 废水COD、碳源、氮源、磷源对絮凝效果的影响

3．3．4 接种量对絮凝效果的影响

3．3．5 废水pH值对絮凝效果的影响

3．3．6 培养时间对絮凝效果的影响

3．3．7 装液量对絮凝效果的影响

3．3．8 絮凝率测定

3．4 结果与讨论

3．4．1 废水灭菌与否对絮凝效果的影响

3．4．2 添加碳源种类对絮凝效果的影响

3．4．3 废水COD、碳源、氮源、磷源浓度对絮凝效果的影响

3．4．4 接种量对絮凝效果的影响

3．4．5 废水pH值对絮凝效果的影响

3．4．6 培养时间对絮凝效果的影响

3．4．7 装液量对絮凝效果的影响

3．5 以废水培产微生物絮凝剂的效果及成本分析

3．6 小结

第4章 微生物絮凝剂与化学絮凝剂处理马铃薯淀粉废水的研究与对比分析

4．1 引言

4．2 试验材料与仪器

4．2．1 菌种来源

4．2．2 试验用废水

4．2．3 试剂与仪器

4．3 MBFA18处理淀粉废水试验方法

4．3．1 微生物絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．3．2 废水pH值对絮凝效果的影响

4．3．3 投加助凝剂种类对絮凝效果的影响

4．3．4 助凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．3．5 沉降时间对絮凝效果的影响

4．4 化学絮凝剂处理淀粉废水试验方法

4．4．1 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．4．2 废水pH值对絮凝效果的影响

4．4．3 助凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．4．4 沉降时间对絮凝效果的影响

4．4．5 絮凝率测定

4．5 MBFA18处理淀粉废水结果与讨论

4．5．1 微生物絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．5．2 废水pH值对絮凝效果的影响

4．5．3 投加助凝剂种类对絮凝效果的影响

4．5．4 助凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．5．5 沉降时间对絮凝效果的影响

4．5．6 MBFA18对淀粉废水絮凝效果分析

4．5．7 小结

4．6 无机絮凝剂处理淀粉废水结果与讨论

4．6．1 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

4．6．2 废水pH值对絮凝效果的影响

4．6．3 助凝剂投加量絮凝效果的影响

4．6．4 沉降时间对絮凝效果的影响

4．6．5 无机化学絮凝剂对淀粉废水絮凝效果分析

4．6．6 小结

4．7 微生物絮凝剂与无机絮凝剂处理马铃薯淀粉废水的对比分析

结论

1 主要结论

2 建议与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果